【閱前提示】本書(shū)由于是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生閱讀。但很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但很不扎實(shí)的學(xué)酥重新查漏補(bǔ)缺。?另外，黑字是教材原文，彩字是我寫(xiě)的備注。

第四章溶液

§4-2物質(zhì)的溶解過(guò)程

物質(zhì)溶解過(guò)程里的吸熱和放熱現(xiàn)象

? ? ? ? 我們已學(xué)習(xí)了溶液的初步定義：溶液是溶質(zhì)以單個(gè)分子均勻地分散在溶劑分子間的液體。但是溶質(zhì)分子是怎樣分散到溶劑分子間的呢？在物質(zhì)溶解的過(guò)程里，溶質(zhì)分子和溶劑分子有沒(méi)有發(fā)生甚么作用呢？搞清這些問(wèn)題，對(duì)我們進(jìn)一步了解溶液的本質(zhì)是十分重要的。

? ? ? ??研究物質(zhì)的溶解過(guò)程，要從物質(zhì)溶解過(guò)程里吸熱和放熱現(xiàn)象開(kāi)始。

? ? ? ??取氯化銨（一種白色晶體，分子式是)晶體數(shù)克，溶解在水里，用手摸盛器外部，就會(huì)感到器壁很冷。這說(shuō)明氯化銨在溶解時(shí)是要吸收熱量的。

? ? ? ??當(dāng)硝酸銨（一種無(wú)色的晶體，分子式是)溶解時(shí)，溶液溫度下降的現(xiàn)象更是突出。在一個(gè)小燒杯里盛水約半杯，加入硝酸銨晶體使之溶解，此時(shí)由于溶液溫度的迅速下降，燒杯周?chē)諝饫锏乃魵猓瑫?huì)遇冷凝結(jié)成為許多細(xì)小的水滴（有時(shí)甚至?xí)Y(jié)成薄冰)，附著在燒杯的外面。

? ? ? ??這些實(shí)驗(yàn)證明：許多固體物質(zhì)溶解時(shí)，都要吸收熱量，從而使得溶液溫度降低。

? ? ? ??為什么許多固體物質(zhì)溶解時(shí)都要吸收熱量呢？在回答這個(gè)問(wèn)題之前，讓我們先來(lái)研究一個(gè)與此有關(guān)的另一問(wèn)題，那就是液體蒸發(fā)時(shí)的吸熱現(xiàn)象。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，在夏天突然遇到陣雨，雨水把我們的身體淋濕了，這時(shí)就會(huì)感到身上發(fā)冷。這是因?yàn)樗舭l(fā)時(shí)吸收了我們身上一部分熱量的緣故。又如在炎熱的夏天，我們總喜歡在天井里或大門(mén)口，潑一些水，因?yàn)樗鼤?huì)給我們帶來(lái)一些陰涼的感覺(jué)。這也是因?yàn)樗舭l(fā)時(shí)要吸收熱量，使地面的溫度稍稍降低的緣故。液體蒸發(fā)時(shí)的吸熱現(xiàn)象，可以用分子論的觀(guān)點(diǎn)加以解釋。我們知道，物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，物質(zhì)分子間一方面保持著一定的間隔；另一方面又存在著一種相互吸引的力的作用。要使液體蒸發(fā)，首先必須克服這種分子間的引力，因而需要一定的熱量。

? ? ? ??同樣，固體物質(zhì)溶解時(shí)，溶質(zhì)表面上的分子在水分子的吸引下，逐漸離開(kāi)溶質(zhì)的表面，再均勻擴(kuò)散到整個(gè)液體里。要使溶質(zhì)分子能夠離開(kāi)固體表面，也必須先克服溶質(zhì)分子間的引力，因而也要吸收一定的熱量，這就是固體物質(zhì)溶解時(shí)吸熱的原因。

? ? ? ??但是，也有一些物質(zhì)例如氫氧化鈉、硫酸等，在溶解時(shí)，不僅不會(huì)使溶液溫度下降，反而放出大量的熱，使溶液溫度顯著上升。例如，當(dāng)在燒杯里溶解氫氧化鈉的時(shí)候，可以看到有很多熱氣從燒杯里冒出來(lái)。如果用手摸一下燒杯外部，就會(huì)感到燙手。這說(shuō)明氫氧化鈉溶解時(shí)是有大量的熱放出的。

? ? ? ??這又是什么原因呢？原來(lái)溶質(zhì)溶解于水時(shí)，有一部分溶質(zhì)分子和水分子發(fā)生化合反應(yīng)，生成一種叫做“溶質(zhì)水合物”的分子。溶質(zhì)分子和水分子在發(fā)生這一化合反應(yīng)時(shí)是有熱量放出的，如果放出的熱量，超過(guò)了溶質(zhì)分子分散時(shí)所須吸收的熱量，總的結(jié)果就不是吸熱而是放熱了。

? ? ? ??這樣看來(lái)，物質(zhì)的溶解過(guò)程，一方面，溶質(zhì)分子為了要克服分子間的引力而吸熱，另一方面，溶質(zhì)分子又因與水分子化合生成溶質(zhì)水合物分子而放熱。在物質(zhì)的溶解過(guò)程里，吸熱和放熱總是同時(shí)發(fā)生的。但對(duì)某些物質(zhì)（例如氯化銨、硝酸銨等)的溶解過(guò)程來(lái)說(shuō)，吸熱超過(guò)了放熱，總的結(jié)果是溶液溫度的下降；而對(duì)另一些物質(zhì)（例如氫氧化鈉、硫酸等）來(lái)說(shuō)，放熱超過(guò)了吸熱，總的結(jié)果是溶液溫度的上升。

? ? ? ??物質(zhì)溶解過(guò)程里的吸熱過(guò)程，是一個(gè)物理過(guò)程（因?yàn)樗皇侨苜|(zhì)分子的分散作用)。而物質(zhì)溶解過(guò)程里的放熱過(guò)程，是一個(gè)化學(xué)過(guò)程（溶質(zhì)分子和水分子的化合作用）。因此，我們說(shuō)，物質(zhì)的溶解過(guò)程既不是單一的物理過(guò)程，也不是單一的化學(xué)過(guò)程，而是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程。

溶液是介乎混和物和化合物之間的一類(lèi)物質(zhì)

? ? ? ??物質(zhì)的溶解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程。那末，溶液到底是混和物還是化合物呢？

? ? ? ??這個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該從多方面來(lái)分析，才能得出比較全面的結(jié)論。

? ? ? ??首先，從溶液的形成過(guò)程來(lái)看：我們知道，混和物（例如面粉和白糖相混和是一種混和物)形成的過(guò)程一般只是通過(guò)簡(jiǎn)單的、機(jī)械的混和，是單純的物理過(guò)程，并不包含任何化學(xué)過(guò)程。至于化合物（例如水）由組成元素（氫和氧）生成時(shí)，必須通過(guò)化學(xué)過(guò)程（化合反應(yīng)）。但是溶液的形成過(guò)程，前面已經(jīng)講過(guò)，它既不是單一的物理過(guò)程，也不是單一的化學(xué)過(guò)程，而是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程。

? ? ? ??其次，從有沒(méi)有固定的組成來(lái)看：我們知道，混和物的成分是沒(méi)有一定的，而化合物則具有一定的組成，嚴(yán)格服從定組成定律。溶液是不服從定組成定律的，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，溶液似乎應(yīng)該是混和物，但在一定量溶劑里所能溶解溶質(zhì)的量，又常是有一定限制的（例如食鹽溶解在水里，可以多溶解一些也可以少溶解一些，但在一定重量，例如100克水里，所能溶解食鹽的量，是有一定限制的。如果加入的食鹽，超過(guò)了這個(gè)限度，就不能完全溶解。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，在下面兩節(jié)里，還將詳細(xì)討論)，這又和一般的混和物不同。

? ? ? ??第三，從各部分是否均勻來(lái)看：我們知道，混和物的各部分是不均勻的，化合物則是完全均勻的，它的每個(gè)分子都是相同的。溶液從它外形上看，是均勻的，但從分子論的角度來(lái)看，溶液并不是由同一種分子組成的。在溶液里，不僅存在著溶質(zhì)分子和溶劑分子，而且還存在著溶質(zhì)水合物的分子。

? ? ? ??最后，從它是否失掉原有物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)看：我們知道，混和物是保持原有物質(zhì)的性質(zhì)的，它是各原有物質(zhì)的性質(zhì)的總和。例如糖和鹽的混和物，既有甜味又有咸味?；衔飫t不保持化合前各組分物質(zhì)的性質(zhì)。例如水()的性質(zhì)完全不同于化合前的氫氣和氧氣。至于溶液，一般說(shuō)來(lái)基本上是保持原物質(zhì)的性質(zhì)的，但只能說(shuō)是“基本上”，對(duì)有些物質(zhì)的溶液來(lái)說(shuō)，它的性質(zhì)可能還和原物質(zhì)有很大的不同，由此看來(lái)，溶液既不同于混和物，又不同于化合物，它是介乎混和物和化合物之間的一類(lèi)物質(zhì)。

? ? ? ??從上面對(duì)物質(zhì)溶解過(guò)程的本質(zhì)的研究，使得我們對(duì)“什么是溶液”這個(gè)問(wèn)題，又有了更進(jìn)一步的理解。溶液是由溶質(zhì)、溶劑（水）和溶質(zhì)的水合物所組成的均勻的液體。它是介乎混和物和化合物之間的一類(lèi)物質(zhì)。

習(xí)題4-2

1、物質(zhì)溶解過(guò)程里“吸熱”和“放熱”的原因是什么？

【山答】物質(zhì)溶解過(guò)程中有兩個(gè)完全相反的過(guò)程：①溶質(zhì)分子進(jìn)入溶劑時(shí)需要吸收熱量掙脫引力；②溶質(zhì)分子與溶劑分子結(jié)合會(huì)放出熱量。

2、任何物質(zhì)溶解時(shí)，既然大都同時(shí)存在著吸熱和放熱的作用，為什么有些物質(zhì)溶解時(shí)有吸熱現(xiàn)象并使溶液溫度下降，另一些物質(zhì)溶解時(shí)又有放熱現(xiàn)象并使溶液溫度上升？

【山答】物質(zhì)溶解過(guò)程中有吸熱放熱這兩個(gè)完全相反的過(guò)程，而究竟溶液表現(xiàn)的是吸熱還是放熱，則要看兩個(gè)作用中熱量的大小。如果放熱熱量大于吸熱熱量，則溶液整體表現(xiàn)為放熱；反之亦然。

3、為什么說(shuō)物質(zhì)的溶解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程？

【山答】溶質(zhì)進(jìn)入溶劑，沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生，因此是物理過(guò)程；溶質(zhì)與溶劑產(chǎn)生化合新物質(zhì)，因此是化學(xué)過(guò)程。綜上所述物質(zhì)的溶解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程。

4、從哪些方面可以說(shuō)明溶液是介乎混和物和化合物之間的一類(lèi)物質(zhì)？

【山答】從溶液的形成過(guò)程；從有沒(méi)有固定的組成；從各部分是否均勻；從它是否失掉原有物質(zhì)的性質(zhì)。